JPH083731B2 - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ユーザプログラム可能なプログラマブルコ
ントローラ（以下、PCと略称する）に関する。

〔従来の技術〕

従来、シーケンス制御用PCには、リレーラダー方式に
代表される条件定義型か、工程歩進方式に代表される順
序定義型のいずれかの方式を採用していた。しかしなが
ら、これら両方式にはそれぞれの欠点があり、このため
特開昭58-66114号公報に示されるように、両定義方式を
組み合わせている方法が開発されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

そして、前掲公報に示された従来技術は、シーケンス
制御仕様を条件型と順序型の２種類の定義方法で構築
し、双方の形式のプログラムを１台のコントローラで実
行できるようにしたものであり、この方法では、制御対
象の物理構成には関係なく、定義方法の違いによつてプ
ログラムが分類構成されるが、この従来技術における問
題点は、シーケンス制御仕様が条件型と順序型のどちら
かあるいは両方の定義方法で直接構築されてしまい、プ
ログラムの体裁が制御対象の物理的・機能的構成とマツ
チしない点にある。

この点、最近試みられているペトリネツト系のグラフ
を用いる方法でも同様の問題がある。

本発明の目的は、どのようなシーケンス制御対象にお
いても、その制御仕様をわかりやすく構築する方法を
得、その表現方法に添つたプログラミング言語が得られ
て、制御対象の物理構成とその機能構成によくマツチす
るプログラマブルコントローラを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明では、次の一対の構
築手段を用いる。

まず、シーケンス制御対象各部の機能的なまとまり
を、第１図のような閉曲線で表わす。この閉曲線部分は
制御ブロツクと呼び、この図を制御ブロック図と呼ぶ。

なお、前記した制御ブロックは、シーケンス制御仕様
に物理構成イメージを与えてわかりやすい形態にいるた
め、以下の条件を備えた特別の機能構成イメージであ
り、一般に使われる機能ブロックとは異なる。

ａ）．その中に何らかのコントロールされるべき外部出
力、内部信号、タイマ、カウンタ等の制御出力が割り当
てられる。

ｂ）.a）の制御出力をコントロールする方法が条件型
（例えばリレーラダーイメージ）か、順序型（同フロー
チャートイメージ）のいずれかの表現によってその内部
に定義される。

c.b）の条件型の定義は複数有っても良いが、順序型の
定義は高々一個しか存在出来ない。ただし、両定義を含
んでいても良い。

d.b）の全制御仕様を有効にする活性条件を持ち、この
条件が不成立になったとき、ａ）のすべての制御出力は
不活性状態にされる。

ｅ）．条件型定義の条件部分と順序型定義の順序進行判
定部分および活性条件には、自らの制御ブロックと他の
制御ブロックに割り当てられる制御出力を含め、すべて
の信号を利用できる。

そして、各機能部分、すなわち制御ブロツクが、他の
制御ブロツク内にある入出力信号や内部信号等を参照す
るものについて、それらの制御ブロツク間を参照の向き
にその信号名をつけた矢印で結ぶ。

次に、上記の制御ブロツクひとつずつについて、第２
図のように、制御ブロツク内の定義内容を順序と条件の
いずれかまたは両方の様式を用いて構築する。また、制
御ブロツクごとに、その定義を有効にするための活性条
件を指定する。

〔作用〕

第１図の各制御ブロツクは、シーケンス制御の機能的ま
とまりを表わし、その中で何らかの制御出力に対する制
御仕様を定義している。

例えば、シーケンシヤルな一連の動作を行う制御ブロ
ツクＡでは、その動作を行うための個々のアクチユエー
タが制御出力であり、この動作順序は、制御ブロツク内
に、順序型の様式を用いて、第２図の機能Ａのように定
義される。

また、該当する制御ブロツクの制御出力が条件的な動
作を行うものは、第２図の機能Ｃのように、条件型の様
式を用いて定義される。

さらに、機能Ｂのように、制御ブロツク内のそれぞれ
の制御出力に応じて、順序と条件の両形式を用いて定義
してもよい。

このように、各制御ブロツクがそれぞれ何らかの制御
出力を有していることと、それら制御ブロツク内の定義
自体が別々に構築されることによつて、第１図の制御ブ
ロツク図は、制御対象の物理的な構成に似せて書くこと
ができる。

一方、各制御ブロツクにおいて、他の制御ブロツクに
ある入出力信号や内部信号を参照するものについては、
その参照の向きに制御ブロツク間が矢印で結ばれ、信号
名が付加される。

この時、シーケンス制御対象が物理的な動作を行うも
のであれば、上の制御ブロツク間の信号参照の関係は、
物理的に近いもの同士ほど密になる傾向にあることが経
験上知られている。これは、ハンドリングや加工等のシ
ーケンシヤルな一連の動作が、何らかの物理的な制約ま
たは条件のもとに行われるからである。

したがつて、一般的に、制御ブロツク間の信号参照の
矢印は、物理的に近いものほど多くなる。

この参照信号の矢印の長さがなるべく短くなるように
配置すれば、制御ブロツク図は半ば必然的に制御対象の
物理的構成を反映することになり、しかも、その物理的
構成に対応づけた上で、各制御ブロツク間の関係を矢印
とその名称によつて直接的に構築することができる。

〔実施例〕

第３図に、シーケンス制御対象の例として、洗濯機本
体組立ラインのコンデンサ組付ステーシヨンの機器配置
図を示す。

この装置は次の各部より構成されている。すなわち、
コンデンサを整列させたパレツトの供給と空のパレツト
の払い出しを行うパレツト搬送部a,パレツトから順にコ
ンデンサを取り出すロボツト，コンデンサの姿勢を決め
る位置修正部b,そのコンデンサを組付位置に運ぶ搬送部
c,組み付けられる洗濯機の位置決めをする外槽位置決め
部d,そして運ばれてきたコンデンサを取り付けるネジ締
め機である。なお、ロボツトとネジ締め機は自身の制御
盤を有している。ネジ締め機については図示していな
い。

第４図と第５図は、この制御対象の制御仕様を本発明
方法によつて構築した図の例である。第４図は全体的な
機能構成を示す制御ブロツク図であり、第５図はその中
のひとつの制御ブロツクａの個別制御仕様をフローチヤ
ートで表わしたものである。

第４図のa,b,c,dの各制御ブロツクは、それぞれ第３
図の同名の物理的な機能部分に対応している。制御ブロ
ツクｅは、ａとほぼ同じ機能部分を手動操作時に動作さ
せるためのものである。

図中の各制御ブロツクは、それぞれの内側に記入して
ある制御出力に対して何らかの制御仕様を持ち、さらに
他の制御ブロツク内の入出力信号や内部信号等の参照が
いくつかの信号線の矢印によつて表わされている。これ
らの信号線にはその信号名が付加されているので、制御
ブロツク間の関連の様子が物理的構成を意識させた上で
わかりやすく示されている。

例えば、隣接している位置修正部ｂと外槽位置決め部
ｄには直接の関係が無く、それらは互いに影響されない
ことや、取り付けられるコンデンサが、ａ→ロボツト→
ｂ→ｃ、と運ばれて行く様子などを見てとることができ
る。

一方、第５図は制御ブロツクのひとつであるパレツト
搬送部ａの制御仕様である。この制御ブロツクは、自動
起動信号がONの間有効であり、順序型の様式によつて定
義されている。一連の順序動作は、入力条件と出力操作
の連結によつて示され、途中２箇所の条件分岐を含んで
いる。

BOX番号２〜６は、パレツトをロボツト取出位置まで
運ぶ動作であり、９〜17は、取出位置でパレツトを正し
く位置決めする動作である。BOX番号17では、ロボツト
に対して「パレツト位置決完了」の信号を出している。
この信号はロボツトが参照しているので、第４図にも明
示されている。

BOX番号18では、ロボツトから「パレツトワーク空」
のON信号がくるか、「自動停止」のON信号と「ロボツト
取出中」のOFF信号がAND条件で成立するのを待つ。この
間にロボツトは、パレツト中に整列しているコンデンサ
をひとつずつ順に取り出すのである。この「パレツトワ
ーク空」と「ロボツト取出中」の信号もやはり第４図に
示され、この制御ブロツクとロボツトのやりとりの関係
を明示的に表わしている。

BOX番号20〜32は、空パレツトを排出する動作であ
る。BOX番号34は、パレツトにまだコンデンサの残つて
いる状態のまま作業を終了する動作である。

ここで、図中の信号名称に用いている記号（PH,MS,SI
M,T,SSV,DSV）は、それぞれ光電センサ，近接スイツ
チ，単相インダクシヨンモータ，タイマ，シングルソレ
ノイドバルブ，ダブルソレノイドバルブを示している。
ソレノイドバルブは、第４図のそれぞれ対応するエアシ
リンダを動作させるためのものである。

この制御ブロツクａの順序定義は、32または34まで動
作が進むと繰り返し先頭から実行されるように定義され
ており、例えば、パレツトを排出した後、「自動停止」
信号がONでないかぎり、再び次のパレツトを運び込もう
とする。

また、活性条件である「自動起動」信号がOFFになる
と、順序進行はいつの時点でも即座にリセツトされ、制
御ブロツクａに含まれる制御出力に対する出力は全てOF
Fされて、その動作は停止する。

この「自動停止」や「自動起動」等の信号は、システ
ム全体を管理する別の制御ブロツクにおける信号である
が、第４図にはこれを明示していない。

このシステム全体を管理する制御ブロツクは、主にメ
インの操作パネルのスイツチやランプによつて非常停止
や自動運転，主動操作等のシステム状態の切換え等を行
つており、運転方式や操作手順を統一する目的から、ど
の制御対象にも共通の機能としている。

これらの制御ブロツクも、本発明方法によつて構築さ
れるが、その制御出力は、「自動起動」信号等のシステ
ム状態を表わす抽象的な信号であるので、その配置の様
子は物理的構成には無関係となる。

以上の抽象的で共通化されて機能の制御ブロツクは、
あらかじめ第６図のように、抽象レベルと物理レベルを
含む統一的な制御ブロツク図にまとめておく。

したがつて、実際にシーケンス制御仕様として設計す
る部分は、この内の物理レベル部分でよく、システム全
体を管理する共通の制御ブロツクは暗黙の存在として省
略することができる。

本発明のように、多数の制御ブロツクによつて全体の
制御仕様を構築する方法では、それらに階層的秩序を実
現させるための活性条件を用いた制御ブロツクの支配関
係が必要である。

第７図は、本発明方法を採用したPCで、制御ブロツク
の物理的構成に対応して配置できる分散型のPCである。
このPCは、制御ブロツク間の信号授受を、そのネツトワ
ーク機能によつて実現されるように構成されている。

第１表は、上記のPCのうちの１台に入力するプログラ
ムの例である。

このプログラムは、上記構築方法にもとづくプログラ
ミング言語により既述され、前半の名称定義部と後半の
制御ブロツク定義部よりなる。

本発明によるシーケンス制御仕様の構築形態は、制御
ブロツクをその単位とするものであるが、実際には物理
的に配置されたPCが、それぞれの制御ブロツクを分担す
ることにより、各制御ブロツクのプログラムもそのPC単
位にまとめられ、格納されることになる。

第１表のプログラムは「pallet」なる名前を持つPCに
格納され、そこで制御ブロツクａと制御ブロツクｅの双
方の定義が実行される。

以下、第１表のプログラム例の各部を簡単に説明す
る。

先頭の２行はPCネツトワーク名とPC名を定義する文で
ある。

IN,OUT,REFの各行は、このPCに接続する入力信号と出
力信号および他のPCより参照する信号名の定義である。
INとOUTの文は、その接続ポート番号を伴う。

BLOCK文より始まりEND文までが、１つ分の制御ブロツ
クの定義であり、BLOCKに続いて制御ブロツク名とその
活性条件が定義されている。

SIG,TMRの各文は、そのブロツク内に存在する内部出
力信号とタイマの定義である。

DEFINEの行より、RETURN文までが順序型の定義であ
り、各行の番号は、第５図のBOX番号に対応している。

WAIT文は入力待ち、DO文は出力操作を示し、続く記述
が入力条件や出力の内容であり、それらは信号名とONま
たはOFF等の判定状態または出力状態指示名を伴う。

IF,ELSE,ENDIF文は、この言語での構造的な条件分岐
を実現している。

＝文は、条件型定義で、直後の信号名に対する指定操
作が、後半の判定部の成立している間行われることを意
味する。例えば、手動のmanual信号がONの時、手動スイ
ツチtg-5aをONすることによつて排出コンベアモータsim
−５を回転させることができる。

本言語においては、判定を行う部分は統一して大カツ
コで表わし、その内の各要素のand結合を“,"で、or結
合を“!"で表わしている。小カツコは優先指定である。

この言語では、本実施例には出ていないが、REPEAT,E
NDR文によりくり返し構文や、CNT,SFR文によるカウン
タ，シフトレジスタの定義等、一般のシーケンス制御を
行う上で通常必要とされる制御要素一式を用意してい
る。

第１表のプログラムの場合、第４図の制御プログラム
ａと制御出力を共有するもうひとつの制御プログラムｅ
が含まれており、これらは活性条件の違いにより競合し
ないようになつている。

制御プログラムａは、第５図と同じ順序イメージの定
義、そして制御ブロツクｅは、条件イメージの定義であ
る。

もし、条件型と順序型の両定義が同じ制御ブロツクに
必要であれば、BLOCK文とDEFINE分の間に＝文を置けば
よい。

このように、シーケンス制御仕様を物理的機能部、す
なわち制御ブロツクの集合と見なし、その間のやりとり
とそれら内部の処理を分けて考えることにより、制御対
象の物理構造に対応したわかりやすい制御仕様の構築方
法およびプログラミング言語を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、シーケンス制御仕様は、制御ブロツ
ク図により、制御対象各部の物理的・機能的関連の様子
とよく似た形式で表現されるので、制御構成が視覚的に
理解しやすいという効果がある。

制御ブロツク図では、各制御ブロツクの内部仕様と他
の制御ブロツクとの関係が明示的に区別されるので、内
部の詳細定義にふれることなく、制御ブロツク図のみか
らその制御対象に対する外部インターフエースを考える
ことができるという効果もある。

また、各制御ブロツクにおける制御内容は、それぞれ
の動作内容等により、順序・条件のいずれかあるいは双
方で定義可能であるため、都合のよい方を選んでその制
御仕様に適した表現にすることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御ブロツク図の概念図、第２図は制御ブロツ
ク内部の定義を表わす概念図、第３図は本実施例にとり
上げた装置の機器配置図、第４図は制御対象の制御仕様
を本発明方法によつて構築した制御ブロツク図、第５図
は第４図の中のひとつの制御ブロツクａの内容を示すフ
ローチヤート、第６図は抽象レベルと物理レベルを含む
統一的な制御ブロツク図、第７図は本発明方法を採用し
た分散型プログラマブルコントローラ（PC）を示す図で
ある。 １……制御ブロツク、２……参照信号、３……順序定
義、４……条件定義、５……活性条件。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シーケンス制御仕様を下記の制御ブロック
   とそれらの間で参照される信号で構成されるネットワー
   クとして構築したシーケンス制御用のプログラマブルコ
   ントローラ。 各制御ブロックは、ひとつの順序型定義といくつかの条
   件型定義のいずれか一方または両方を含み、さらにその
   制御ブロック内の定義が有効であるための活性条件を備
   えることを特徴とする。
2. 【請求項２】制御仕様を機能分割して、制御ブロック間
   の関係を表わす図式と各制御ブロックの内容を個別に定
   義する図式の２つのフェーズを持つシーケンス制御仕様
   の構築方法。
3. 【請求項３】任意の活性条件が成立しているかぎり同時
   並行して実行される複数の制御ブロックの集合としたシ
   ーケンス制御仕様の構築方法。
4. 【請求項４】ひとつの順序型定義と複数の条件型定義を
   同時に含む制御ブロックのネットワークとしたシーケン
   ス制御仕様の構築方法。
5. 【請求項５】複数の制御ブロックの形にされたシーケン
   ス制御仕様をいくつかずつ分担して入力し、分担した制
   御ブロックの物理的配置に似せて設置する分散型プログ
   ラマブルコントローラ。
6. 【請求項６】他のプログラマブルコントローラの入力さ
   れている制御ブロック群より参照される信号を選択的に
   伝送するネットワークを有するプログラマブルコントロ
   ーラ。
7. 【請求項７】制御ブロックの活性条件が成立側から不成
   立側に変化した時、その制御ブロックの担当している制
   御出力を全てOFFする機能を備えた複数の制御ブロック
   の定義を実行するプログラマブルコントローラ。